CN109561618A - 一种装配有可调式吸收电容的复合母排 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电子电气技术领域，涉及一种装配有可调式吸收电容的复合母排，复合母排的第一侧面设有电气连接组件，与第一侧面相邻的第二侧面装配有吸收电容，第二侧面还设有复合母排的正极板引出端子，与第二侧面相对的第三侧面设置有吸收电阻的接线端子，吸收电阻的接线端子连接吸收电阻与吸收电容连接形成RC吸收回路。该复合母排，吸收电容装配于复合母排的侧面引脚，不影响复合母排的散热，同时减少独立装配的线缆连接，简化设计；在不拆卸复合母排等其他部件的条件下，可灵活拆装吸收电容，改变吸收电容的数量或串并联方式，达到根据实际应用条件调整吸收电容的容值的目的，完成吸收电容的容值的最佳匹配，提高RC回路的吸收能力。
Description
技术领域
本发明属于电子电气技术领域，涉及一种复合母排，尤其涉及一种装配有可调式吸收电容的复合母排。
背景技术
大功率功率器件在开关过程中，由于寄生电感和功率器件自身电感的影响，会产生很高的尖峰电压，这种尖峰电压，会使器件过热，甚至超过器件的额定安全工作区而损坏。为此，出现了复合母排的设计，即把直流母线做成扁平截面，并叠放在一起，以减小寄生电感，进而提高IGBT、二极管功率器件工作的可靠性。
为确保IGBT及二极管等其他功率器件的安全运行，通常使用复合母排来进行电气连接以减小系统杂散电感，同时在IGBT或二极管等其他功率器件的两端并联RC阻容吸收回路，用于吸收尖峰电压，保护功率器件可靠性工作。而在实际应用中，吸收电容取值受电源品质、杂散电感、变压器漏感、以及与吸收电阻的匹配度等多种条件影响，且计算只能确定大致取值范围，通常需要根据实际应用工况进行测试以达到最优取值，这就对吸收电容的装配简易度、及其串并联方式调整的便捷度提出了新的要求。
现有的复合母排与吸收电容的安装连接方式包括：1.复合母排与吸收电容在结构上相互独立，各自装配至电力电子装置后进行连接，导致整个部件的安装结构不紧凑、空间利用率低，不利于实现小型化的设计目标，且复合母排与吸收电容通过线缆或铜排连接，增加了维护时间和成本。2.吸收电容安装于复合母排表面的开孔处，吸收电容安装于母排的上方，电容端子穿过复合母排固定于复合母排另一端的固定螺母，固定螺母位于复合母排下方；这种连接方式，由于电容端子穿过复合母排与固定螺母连接，在更换电容时就需要拆卸整个复合母排，安装维护不方便；由于整个装置在运行过程中复合母排与电容都会发热，电容安装于复合母排的表面不利于散热；此外，当电容选型不合适时，不方便通过串并联方式的更改调整电容总值。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种装配有可调式吸收电容的复合母排，通过将复合母排、吸收电容在电力电子装置中进行优化设计与装配，设计了一种既方便拆装吸收电容，又可以轻松调整吸收电容数量及串并联方式的复合母排，从而提高复合母排的可用性、可维护性，同时达到小型化、轻量化的设计目的。
为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
一种装配有可调式吸收电容的复合母排，所述复合母排的第一侧面设有电气连接组件，与所述第一侧面相邻的第二侧面装配有吸收电容，所述第二侧面还设有复合母排的正极板引出端子，与所述第二侧面相对的第三侧面设置有吸收电阻的接线端子，所述吸收电阻的接线端子连接电阻与吸收电容连接形成RC吸收回路。
进一步地，所述电气连接组件包括有四个电气连接端子。
进一步地，吸收电阻的一端通过线束与吸收电容的固定端子连接，吸收电阻的另一端与复合母排上的吸收电阻的接线端子连接形成RC吸收回路。
进一步地，所述电气连接组件包括若干个电气连接端子，所述吸收电容通过若干个吸收电容固定端子装配于复合母排的第二侧面，所述正极板引出端子与一个吸收电容固定端子之间安装有电容C1，相邻的两个吸收电容固定端子之间安装有电容C2，吸收电阻的一端通过线束与吸收电容固定端子连接，另一端与复合母排上的吸收电阻的接线端子连接，形成RC吸收回路。
进一步地，所述吸收电容的数量为两个，所述吸收电容固定端子包括第一吸收电容固定端子、第二吸收电容固定端子、第三吸收电容固定端子，所述正极板引出端子与第一吸收电容固定端子之间安装有电容C1，所述第二吸收电容固定端子与第三吸收电容固定端子之间安装有电容C2，吸收电阻的一端通过线束与第三吸收电容固定端子连接，另一端与复合母排上的吸收电阻的接线端子连接，形成RC吸收回路。
进一步地，两个所述吸收电容的连接方式包括串联或并联，具体为：所述第一吸收电容固定端子与第二吸收电容固定端子通过铜排连接，即两个吸收电容串联连接；或者，所述正极板引出端子与第三吸收电容固定端子通过铜排连接，即两个吸收电容并联连接。
进一步地，所述吸收电容的数量为三个，所述吸收电容固定端子包括第一吸收电容固定端子、第二吸收电容固定端子、第三吸收电容固定端子、第四吸收电容固定端子、第五吸收电容固定端子，所述正极板引出端子与第一吸收电容固定端子之间安装有电容C1，所述第二吸收电容固定端子与第三吸收电容固定端子之间安装有电容C2，所述第四吸收电容固定端子与第五吸收电容固定端子之间安装有电容C3，吸收电阻的一端通过线束与第五吸收电容固定端子连接，另一端与复合母排上的吸收电阻的接线端子连接，形成RC吸收回路。
进一步地，三个所述吸收电容的连接方式包括：串联、并联，通过改变三个吸收电容的连接方式，实现对吸收电容容值的调节。
进一步地，所述正极板的引出端子与复合母排的电极板相连，所述第一吸收电容固定端子、第二吸收电容固定端子、第三吸收电容固定端子、第四吸收电容固定端子、第五吸收电容固定端子均为机械引出端。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明提供的装配有可调式吸收电容的复合母排，吸收电容装配于复合母排的第二侧面，不影响母排散热，同时减少独立装配的线缆连接，简化设计；在不拆卸母排等其他部件的条件下，可灵活拆装吸收电容，改变吸收电容的数量或串并联方式，达到根据实际应用条件调整吸收电容容值的目的，完成吸收电容容值的最佳匹配，提高RC回路的吸收能力。
此外，本发明还可以根据实际应用需求，将复合母排设计为为连接三个或更多数量吸收电容的形式对吸收电容进行容值调节；在提高电力电子装置可靠性、可用性和可维护性的同时，安装连接更加方便快捷，进一步简化了装置结构，缩小体积，提高空间利用率，为拆卸安装和后期维护提供便利。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，与说明书一起用于解释本发明的原理。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1提供的装配有两个可调式吸收电容的复合母排的结构示意图；
图2为本发明实施例2提供的装配有三个可调式吸收电容的复合母排的结构示意图图；
图3为本发明实施例3提供的RC吸收回路的整流电路原理图；
图4为本发明实施例3提供的带RC吸收回路的整流电路示意图；
图5为本发明实施例3提供的在复合母排上的串联连接铜排示意图；
图6为本发明实施例3提供的在复合母排上的串联连接吸收电容示意图；
图7为本发明实施例3提供的在复合母排上的并联连接铜排示意图；
图8为本发明实施例3提供的在复合母排上的并联连接吸收电容示意图。
其中：1为复合母排；2为电气连接组件；3为吸收电容；4为吸收电阻的接线端子；5为正极板引出端子；6为电气连接端子；7为吸收电容固定端子；8为第一吸收电容固定端子；9为第二吸收电容固定端子；10为第三吸收电容固定端子；11为第四吸收电容固定端子；12为第五吸收电容固定端子。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置的例子。
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图及实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1
参见图1所示，本发明提供了一种装配有可调式吸收电容的复合母排，复合母排1的第一侧面设有电气连接组件2，与第一侧面相邻的第二侧面装配有吸收电容3，第二侧面还设有复合母排1的正极板引出端子5，与第二侧面相对的第三侧面设置有吸收电阻的接线端子4，吸收电阻的接线端子4连接吸收电阻与吸收电容3连接形成RC吸收回路。
进一步地，电气连接组件2包括四个电气连接端子6，四个电气连接端子6为复合母排的电气输入输出端子。
进一步地，吸收电阻的一端通过线束与吸收电容的固定端子连接，吸收电阻的另一端与复合母排上的吸收电阻的接线端子4连接，形成RC吸收回路。
进一步地，吸收电容3通过若干个吸收电容固定端子7装配于复合母排1的第二侧面，正极板引出端子5与一个吸收电容固定端子7之间安装有电容C1，相邻的两个吸收电容固定端子7之间安装有电容C2，吸收电阻的接线端子4连接电阻通过线束与吸收电容固定端子7连接形成RC吸收回路。
进一步地，吸收电容3包括两个吸收电容，共四个吸收电容的固定端子7，其中，第二侧面位于最上方的端子为复合母排的正极板引出端子5，正极板引出端子5下方的三个端子即第一吸收电容固定端子8、第二吸收电容固定端子9、第三吸收电容固定端子10均不与复合母排的电极板相连，仅为机械引出端。
在实际应用中，正极板引出端子5与第一吸收电容固定端子8之间安装有电容C1，第二吸收电容固定端子9与第三吸收电容固定端子10之间安装有电容C2，吸收电阻的一端通过线束与第三吸收电容固定端子10连接，另一端与复合母排上的吸收电阻的接线端子4连接，形成RC吸收回路；
1)如果将第一吸收电容固定端子8、第二吸收电容固定端子9用小铜排连接，则电容C1与C2串联，总电容值C＝(C1*C2)/(C1+C2)；
2)如果将正极板引出端子5、第三吸收电容固定端子10用小铜排连接，则电容C1与C2并联，总电容值C＝C1+C2。
根据所装配电力电子装置的试验调试结果，可在不拆卸复合母排的条件下，通过以下几种方式灵活调整RC吸收回路的总电容值：1.更换吸收电容C1、C2；2.增减电容数量；3.在现有电容C1、C2不更换的条件下，通过调整其串并联方式来调整总电容值，从而达到根据实际应用条件调整吸收电容总电容值的目的，完成吸收电容容值的最佳匹配，提高RC回路的吸收能力；在提高电力电子装置可靠性、可用性和可维护性的同时，安装连接更加方便快捷，进一步简化了装置结构，缩小体积，提高空间利用率，为拆卸安装和后期维护提供便利。
实施例2
参见图2所示，本发明提供了一种装配有可调式吸收电容的复合母排，复合母排1的第一侧面设有电气连接组件2，与第一侧面相邻的第二侧面装配有吸收电容3，第二侧面还设有复合母排1的正极板引出端子5，与第二侧面相对的第三侧面设置有吸收电阻的接线端子4，吸收电阻的接线端子4连接吸收电阻与吸收电容3连接形成RC吸收回路。
进一步地，电气连接组件2包括四个电气连接端子6，四个电气连接端子6为复合母排的电气输入输出端子。
进一步地，吸收电容3通过若干个吸收电容固定端子7装配于复合母排1的第二侧面，正极板引出端子5与一个吸收电容固定端子7之间安装有电容C1，相邻的两个吸收电容固定端子7之间安装有电容C2，吸收电阻的接线端子4连接电阻通过线束与吸收电容固定端子7连接形成RC吸收回路。
进一步地，吸收电容3的数量为三个，吸收电容固定端子7包括第一吸收电容固定端子8、第二吸收电容固定端子9、第三吸收电容固定端子10、第四吸收电容固定端子11、第五吸收电容固定端子12，正极板引出端子5与第一吸收电容固定端子8之间安装有电容C1，第二吸收电容固定端子9与第三吸收电容固定端子10之间安装有电容C2，第四吸收电容固定端子11与第五吸收电容固定端子12之间安装有电容C3，吸收电阻的接线端子4连接电阻通过线束与第五吸收电容固定端子12连接形成RC吸收回路。
进一步地，吸收电阻的一端通过线束与第五吸收电容的固定端子12连接，吸收电阻的另一端与复合母排上的吸收电阻的接线端子4连接，形成RC吸收回路。
在实际应用中，正极板引出端子5与第一吸收电容固定端子8之间安装有电容C1，第二吸收电容固定端子9与第三吸收电容固定端子10之间安装有电容C2，第四吸收电容固定端子11与第五吸收电容固定端子12之间安装有电容C3，吸收电阻的接线端子4连接电阻通过线束与第五吸收电容固定端子12连接形成RC吸收回路。此外，在现有电容C1、C2、C3不更换的条件下，可通过调整其串并联方式来调整总电容值，从而达到根据实际应用条件调整吸收电容总电容值的目的，具体包括：
1)电容C1与C2与C3串联：如果将第一吸收电容固定端子8与第二吸收电容固定端子9，第三吸收电容固定端子10与第四吸收电容固定端子分别11用小铜排连接，实现电容C1与C2与C3串联，其总电容值C＝1/(1/C1+1/C2+1/C3)＝(C1*C2*C3)/(C2C3+C1C3+C1C2)；
2)电容C1与C2与C3并联：如果将第二吸收电容端子9、第三吸收电容端子11与第一吸收电容端子5用U型小铜排连接，将第一吸收电容端子8、第二吸收电容端子10与第三吸收电容端子12用U型小铜排连接，实现电容C1与C2与C3并联，总电容值C＝C1+C2+C3；
3)电容C1与C2串联，再与C3并联，将第一吸收电容固定端子8与第二吸收电容固定端子9用小铜排连接，则C1与C2串联，再分别将第一吸收电容端子5与第三吸收电容端子11用U型铜排相连、将第二吸收电容端子10与第三吸收电容端子12用U型铜排相连，实现串联的C1、C2与C3并联，总电容值C＝(C1*C2)/(C1+C2)+C3；
4)电容C2与C3串联，再与C1并联：将第二吸收电容固定端子10与第三吸收电容固定端子11用小铜排连接，则C2与C3串联，再分别将第一吸收电容端子5与第二吸收电容端子9用U型铜排相连、将第一吸收电容端子8与与第三吸收电容端子12用U型铜排相连，实现串联的C2、C3与C1并联，总电容值C＝(C2*C3)/(C2+C3)+C1。
根据所装配电力电子装置的试验调试结果，可在不拆卸复合母排的条件下，通过以下几种方式灵活调整RC吸收回路的总电容值：1.更换吸收电容C1、C2、C3；2.增减电容数量；3.在现有电容C1、C2、C3不更换的条件下，通过调整其串并联方式来调整总电容值，从而达到根据实际应用条件调整吸收电容总电容值的目的，完成吸收电容容值的最佳匹配，提高RC回路的吸收能力；在提高电力电子装置可靠性、可用性和可维护性的同时，安装连接更加方便快捷，进一步简化了装置结构，缩小体积，提高空间利用率，为拆卸安装和后期维护提供便利。
实施例3
本实施例提供了一种装配有可调式吸收电容的复合母排，应用于轨道交通功率模块整流回路，其原理图参见图3所示。本实施例将原本装配于框架、水冷基板或复合母排表面1的吸收电容3进行改进，参见图4，二极管和吸收电阻均安装于散热器上，其上装配有复合母排1进行电气连接，吸收电容3装配于复合母排1的侧面引脚，吸收电阻与复合母排1、吸收电阻与吸收电容3均通过线束连接。
根据应用条件参数，计算选用nf级取值的吸收电容，初步选取两个100nf的吸收电容3进行装配，具体的连接方式包括：
1.串联方式：
如图5所示，通过一个小铜排连接复合母排1的第一吸收电容固定端子8与第二吸收电容固定端子9实现两个吸收电容3的串联连接；复合母排1的正极板的引出端子5与复合母排1的电极板相连，第一吸收电容固定端子8、第二吸收电容固定端子9、第三吸收电容固定端子10均不与母排电极板相连，仅为机械引出端；然后，再将两个100nf的吸收电容3装配于复合母排1之上，如图6所示，串联后的总容值C＝(C1*C2)/(C1+C2)＝50nf。
2.并联方式：
如图7所示，通过一个小铜排连接复合母排1的正极板引出端子5与第三吸收电容固定端子10实现两个吸收电容3的并联连接；复合母排1的正极板的引出端子5与复合母排1的电极板相连，第一吸收电容固定端子8、第二吸收电容固定端子9、第三吸收电容固定端子10均不与母排电极板相连，仅为机械引出端；然后，再将两个100nf的吸收电容3装配于复合母排1之上，如图7所示，并联后的总容值C＝C1+C2＝200nf。
传统连接方式通过在复合母排1的表面开孔，或者在电力电子装置上留出空间进行吸收电容3的装配，占用空间、不便于拆装维护、尤其是不能根据系统运行条件对容值进行调整，可用性不高。本发明设计了一种装配有可调式吸收电容的复合母排，其中只有正极板的引出端子5与复合母排1的电极板相连，第一吸收电容固定端子8、第二吸收电容固定端子9、第三吸收电容固定端子10均是机械引出端，通过图5及图7所示的两种小铜排分别实现吸收电容3的串联与并联连接，在不拆卸复合母排1及其他部件的条件下，可灵活拆装吸收电容3，改变吸收电容3的数量或串并联方式，达到根据实际应用条件调整吸收电容容值，实现容值的最佳匹配，提高RC回路的吸收能力。
同理，根据实际应用需求，该复合母排1也可设计为为连接三个或更多吸收电容3的形式对吸收电容3进行容值调节。
综上，本发明提供的装配有可调式吸收电容的复合母排，吸收电容3装配于复合母排1的侧面引脚，不影响复合母排1的散热，同时减少独立装配的线缆连接，简化设计；在不拆卸复合母排1等其他部件的条件下，可灵活拆装吸收电容3，改变吸收电容3的数量或串并联方式，达到根据实际应用条件调整吸收电容3的容值的目的，完成吸收电容3的容值的最佳匹配，提高RC回路的吸收能力。
此外，本发明在提高电力电子装置可靠性、可用性和可维护性的同时，安装连接更加方便快捷，进一步简化了装置结构，缩小体积，提高空间利用率，为拆卸安装和后期维护提供便利。
以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。
应当理解的是，本发明并不局限于上述已经描述的内容，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。
Claims (10)
1.一种装配有可调式吸收电容的复合母排，其特征在于，所述复合母排(1)的第一侧面设有电气连接组件(2)，与所述第一侧面相邻的第二侧面装配有吸收电容(3)，所述第二侧面还设有复合母排(1)的正极板引出端子(5)，与所述第二侧面相对的第三侧面设置有吸收电阻的接线端子(4)，所述吸收电阻的接线端子(4)连接吸收电阻与吸收电容(3)连接形成RC吸收回路。
2.根据权利要求1所述的装配有可调式吸收电容的复合母排，其特征在于，所述电气连接组件(2)包括有四个电气连接端子。
3.根据权利要求1所述的装配有可调式吸收电容的复合母排，其特征在于，吸收电阻的一端通过线束与吸收电容的固定端子连接，吸收电阻的另一端与复合母排(1)上的吸收电阻的接线端子(4)连接，形成RC吸收回路。
4.根据权利要求1所述的装配有可调式吸收电容的复合母排，其特征在于，所述电气连接组件(2)包括若干个电气连接端子(6)，所述吸收电容(3)通过若干个吸收电容固定端子(7)装配于复合母排(1)的第二侧面，所述正极板引出端子(5)与一个吸收电容固定端子(7)之间安装有电容C1，相邻的两个吸收电容固定端子(7)之间安装有电容C2，所述吸收电阻的接线端子(4)连接吸收电阻通过线束与吸收电容固定端子(7)连接，形成RC吸收回路。
5.根据权利要求1所述的装配有可调式吸收电容的复合母排，其特征在于，所述吸收电容(3)的数量为两个，所述吸收电容固定端子(7)包括第一吸收电容固定端子(8)、第二吸收电容固定端子(9)、第三吸收电容固定端子(10)，所述正极板引出端子(5)与第一吸收电容固定端子(8)之间安装有电容C1，所述第二吸收电容固定端子(9)与第三吸收电容固定端子(10)之间安装有电容C2，所述吸收电阻的接线端子(4)连接吸收电阻通过线束与第三吸收电容固定端子(10)连接形成RC吸收回路。
6.根据权利要求5所述的装配有可调式吸收电容的复合母排，其特征在于，两个所述吸收电容(3)的连接方式包括串联或并联。
7.根据权利要求5所述的装配有可调式吸收电容的复合母排，其特征在于，所述正极板的引出端子(5)与复合母排(1)的电极板相连，所述第一吸收电容固定端子(8)、第二吸收电容固定端子(9)、第三吸收电容固定端子(10)均是机械引出端。
8.根据权利要求1所述的装配有可调式吸收电容的复合母排，其特征在于，所述吸收电容(3)的数量为三个，所述吸收电容固定端子(7)包括第一吸收电容固定端子(8)、第二吸收电容固定端子(9)、第三吸收电容固定端子(10)、第四吸收电容固定端子(11)、第五吸收电容固定端子(12)，所述正极板引出端子(5)与第一吸收电容固定端子(8)之间安装有电容C1，所述第二吸收电容固定端子(9)与第三吸收电容固定端子(10)之间安装有电容C2，所述第四吸收电容固定端子(11)与第五吸收电容固定端子(12)之间安装有电容C3，所述吸收电阻的接线端子(4)连接吸收电阻通过线束与第五吸收电容固定端子(12)连接形成RC吸收回路。
9.根据权利要求8所述的装配有可调式吸收电容的复合母排，其特征在于，三个所述吸收电容(3)的连接方式包括：串联、并联。
10.根据权利要求8所述的装配有可调式吸收电容的复合母排，其特征在于，所述正极板的引出端子(5)与复合母排(1)的电极板相连，所述第一吸收电容固定端子(8)、第二吸收电容固定端子(9)、第三吸收电容固定端子(10)、第四吸收电容固定端子(11)、第五吸收电容固定端子(12)均为机械引出端。
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